JPH04179876A

JPH04179876A - 密閉型圧縮機

Info

Publication number: JPH04179876A
Application number: JP30987490A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Nakama; 啓人中間; Kenji Takaichi; 健二高市; Toshikazu Sakai; 寿和境
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等に用いる密閉型圧縮機に関
するものである。

従来の技術近年、クロロフルオロカーボン（以下ＣＦＣと称する）
の影響によるオゾン層破壊及び地球の温暖化等の環境問
題が注目されている。このような観点よシ、冷媒である
ＣＦＣの使用量削減が、極めて重要なテーマとなってき
ている。従来、ＣＦＣとして使用されて来た完全ハロゲ
ン化炭素化合物は、少なくとも水素を１個以上含むハロ
ゲン化炭素化合物に代替化が図られつつある。

さらに具体的には、代表的な冷媒であるジクロロジフル
オロメタン（以下ＣＦＣ−１２と称する）は、ＣＦＣの
代替物質であシ、オゾン破壊に対する影響の少ない１．
１．１．２−テトラフルオロエタン（以下ＲＦＣ−１３
４ａと称する）等へ代替化を図るため種々の改善取組み
がなされている。

例えば、１９７８年１０月発行のＤｕＰｏｎｔ社のＲｅ
ｓ＠ａｒｃｈ　ＤＬｓｃｌｏｇｕｒｅの記載によれば、
ＲＦＣ−１３４ａは従来のどのような油とも相溶性が悪
くて全ての温度域で二層分離を生じ、唯一グリコール系
油にのみ溶解する。しかし、その後の研究によシ特殊な
エステル系油にも溶解することが判ってきた。例えば、
米国特許第４８５１１４４号においてエステル系とグリ
コール系の混合した冷凍機油が冷媒ＲＦＣ−１３４ａに
溶解することが示されている。

しかし、多くのエステル系冷凍機油は、冷媒ＲＦＣ−１
３４ａと溶解しにくく二層分離を生じ、臨界溶解温度は
高かった。しかし、これらのエステル系冷凍機油は、臨
界溶解温度が低い特殊なエステル系冷凍機油に比べ、信
頼性、潤滑性が高い。

冷媒と冷凍機油が二層分離が生じた場合には、冷凍機油
は比重が軽いため冷媒の上側に位置する様になる。反対
に冷媒は下側に位置する。

又冷媒ＲＦＣ−１３４ａは水素原子を多数含むので本質
的に電気を流しやすく、密閉型圧縮機に要求される電気
絶縁性が非常に悪い事も判明している。

第４図は、従来の密閉型圧縮機の断面図である。

第４図において１は機械部であり、シャフト２゜副軸受
３．軸受４．ピストン６、シリンダー６からなる。前記
シャフト２．副軸受３．軸受４．ピストン６、シリンダ
ー６は圧縮室７を形成している。８は給油管であり、９
は冷ｔＩＸＣＦＣ−１２と冷凍機油の混合油であり給油
管８は混合油９を摺動面に供給する。１ｏはモーター部
である。また１１は前記の機械部１やモーター部１ｏを
収納する金属性の密閉ケーシングである。

発明が解決しようとする課題以上のように構成された密閉型圧縮機において、シャフ
ト２は、モーター部１ｏの回転力によって回転し、ピス
トン６を動かし、副軸受３．軸受４及びシリンダー６に
よって形成された圧縮室Ｔ内の冷媒を圧縮する。圧縮さ
れた冷媒は冷凍シヌテムで冷却を行ない再び圧縮機に戻
ってくる。

また、図に示したような小型の圧縮機は、近年省スペー
ス化を目的として横型、すなわち、機械部１と前記機械
部を駆動させるモーター部１ｏが水平に設置される事が
多くなっている。すなわち冷媒ＣＦＣ−１２と冷凍機油
の混合油９に浸漬される構造となっている。そこで、電
気絶縁性の劣るＨＦＣ−１３４ａをこの圧縮機にそのま
ま使用すると冷凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ａとが二層
分離を生じる。つｔｂ油は比重が軽いため上側に油層１
２を形成し、反対に冷媒は下側に冷媒層１２を形成する
。さらに、冷媒ＨＦＣ−１ｓ４ａは水素原子を多数含む
ので本質的に電気を流しやすく、モーター部１ｏから電
気を密閉ケーシング１１に流す。そのため漏電や感電の
危険性が生じる可能性があった。

また、冷媒ＲＦＣ−１３４ａと冷凍機油とが圧縮機の起
動前において二層分離を生じている場合には、冷凍機油
は上層、冷媒は下層にそれぞれ層を形成しているため、
起動初期においては圧縮機の機械部１は冷媒層１３から
冷媒を吸入し、機械部１内においては冷媒潤滑が生じる
。時間が経過するに従い圧縮機内の冷媒と冷凍機油は圧
縮様の温度が上昇すると共にモーター部１０の回転によ
シ混合され、徐々に冷媒潤滑は解消される。

冷蔵庫用の圧縮機においては、通常圧縮機は０Ｎ−ＯＦ
Ｆ運転を行っており、特に低外気温時においては、ＯＦ
Ｆの時間が長くなり、又冷凍機油の温度が低いために二
層分離を生じやすくなる。

この時に前記した様に起動がかかると冷媒潤滑が生じ、
これが繰り返されると、ベーンローラー。

シリンダー等に摩耗が生じる。

従って、本発明は漏電や感電の危険性を生じることを防
止すると共に圧縮機の起動時において、二層分離を解消
し冷媒潤滑を防止を目的とするものである。

課題を解決するための手段上記課順を解決するために本発明の圧縮機は、冷媒と冷
凍機油を封入した密閉ケーシングと、前記密閉ケーシン
グ内に収納された機械部と前記機械部を駆動させるモー
ター部と、前記機械部に冷凍機油を搬送する給油装置と
、前記密閉ケーシングに密着したヒーターと、前記給油
装置の給油部の下方に設置された二層分離を検知するセ
ンサーを設けるものである。

また、センサーとして冷媒と冷凍機油の電気抵抗を検知
する絶縁抵抗センサーを用いるものである。

また、センサーとして冷媒と冷凍機油の赤外線の透過度
を検知する赤外線濃度センサーを用いるものである。

また、センサーとして冷媒と冷凍機油の粘度を検知する
粘度センサーを用いるものである。

作　　用本発明は上記した構成によって、冷媒と冷凍機油が二層
分離する時点をセンサーが検知することによシ、ヒータ
ーが圧縮機を加熱し、冷媒と冷凍機油の二層分離を解消
することにより、漏電や感電の危険性を生じることを防
止すると共に、圧縮機起動時の冷媒潤滑を防止するもの
である。

実施例以下、本発明の一実施例の圧縮機について冷媒をＲＦＣ
−１３４ａ、冷凍機油を臨界溶解温度の高いエステル系
冷凍機油として、第１図〜第３図を参照しながら説明す
るが、従来例と同じものは、同一番号を付して説明を省
略する。

第１の実施例について第１図を参照しながら説明する。

１４は密閉型圧縮機に設置されたヒーター、１６はヒー
ター１４の通電用制御装置である。

また、１６は圧縮機の給油管８の下方に取り付けられた
絶縁抵抗センサーである。

以上のように構成された密閉型圧縮機についてその動作
を説明する。

シャフト２は、モーター部１ｏの回転力によって回転し
、ピストン６を動かし、副軸受３、軸受４、及びシリン
ダー６によって形成された圧縮室７内の冷媒を圧縮する
。この時の圧縮熱とモーター部１２の発熱により密閉型
圧縮機の温度が上昇する。一方、圧縮された冷媒は冷凍
システムで冷却を行ない再び圧縮機に戻ってくる。この
時、冷媒Ｉ’１ＦＣ−１３４ａとエステル系冷凍機油が
潤滑のため給油装置８を通じて機械部に供給される。

上記動作のくシ返しによシ、圧縮機は冷媒圧縮時の発熱
やモーター部１ｏの発熱等によって圧縮機が高温になる
とエステル系冷凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ａとが徐々
に溶解を始め最終的にはエステル系冷凍機油と冷媒ＲＦ
Ｃ−１３４ａは溶解し二層分離が解消される。しかし、
圧縮機が低下した時に圧縮機内の温度圧力が下がること
によシ、冷媒層１３が徐々に析出する。

次に冷凍機油中に冷媒ＲＦＣ−１３４ａが溶解した場合
について説明する。

絶縁性を示す指標の一つである体積抵抗値を、各々の物
質について示す。

ＨＦＣ１３４ａ　　　　　１０　　Ω倒グリコール系冷
凍機油　　　　１０１０Ω６１ＣＦＣ−１２１０Ω倒従来冷凍機油　　　　　　１０　Ω国エステル系冷凍機油　　　　　１ｏ　Ω儒（自社内測定
結果による）つまシミ気絶縁性は、体積抵抗の値が大きい方が絶縁性
が高い。冷凍機油中にＲＦＣ−１３４ａが多く溶解した
場合には電気絶縁性は急激に低下するために冷凍機油中
の溶解量を少なくするとと又油面を下げることが望まし
い。

本発明は、絶縁抵抗センサー１６は、冷凍機油中にとけ
ている冷媒の量により、絶縁抵抗が変化することを利用
し冷凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ｍの二層分離を解消す
るとともに、冷凍機油中への冷媒１３４ａの溶解量を少
なくするものである。

すなわち、密閉型圧縮機のモーター停止時において、絶
縁抵抗センサー１６にて、絶縁抵抗センサー１６と密閉
型圧縮機の間との絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が所定値
以下になった時に、ヒーター通電用制御装置１６により
ヒーター１４に通電を行ない冷凍機油を加熱する。

つｔ、６、ヒーター１４及び通電用制御装置１６にて密
閉型圧縮機の絶縁抵抗が所定値以下になった時に密閉型
圧縮機を加熱することによシ、冷凍機油と冷媒１３４ａ
を加熱し、温度を上げることによシ、冷凍機油と冷媒１
３４ａの二層分離をなくし圧縮機起動時の冷媒潤滑を解
消すると共に、冷凍機油中の冷媒１３４ａの溶解量が少
なくなり又油面が低下することにより電気絶縁性が向上
しケーシング中に電流が流れず漏電や感電の危険性が生
じなくなる。

又ヒーター１４を絶縁抵抗センサー１６にょシ０Ｎ−Ｏ
ＦＦすることにより消費電力量は少なくできる。

次に第２の実施例について第２図を参照しながら説明す
る。

１７は、圧縮機の給油管８の下方に取り付けられた赤外
線濃度センサである。１８．１９は赤外線濃度センサに
取りつけられた発光部と受光部であり、発光部１８よシ
発せられた赤外線を受光部１９にて受は赤外線の各波長
毎の吸収を計算し冷凍機油中の冷媒濃度を判定する。

シャフト２は、モーター部１２の回転力によって回転し
、ピストン６を動かし、副軸受３、軸受４、及びシリン
ダー６によって形成された圧縮室γ内の冷媒を圧縮する
。この時の圧縮熱とモーター部１２の発熱により密閉型
圧縮機の温度が上昇する。一方、圧縮された冷媒は冷凍
システムで冷却を行ない再び圧縮機に戻ってくる。この
時、冷媒ＲＦＣ−１３４ａと冷凍機油が潤滑のため給油
装置８を通じて機械部に供給される。

上記動作のくシ返しによυ、圧縮機は冷媒圧縮時の発熱
やモーター部の発熱等によって圧縮機が高温になると冷
凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ａとが徐々に溶解を始め最
終的には冷凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ａは溶解し二層
分離妙５解消される。

しかし、圧縮機が停止した時に圧縮機内の温度。

圧力が下ることによシ冷媒層１３が徐々に析出する。

本発明は、冷凍機油に冷媒１３４ａが溶解した時に、赤
外線の吸収量が、冷媒の溶解量によって異なることを利
用し、冷凍機油と冷媒１３４ａの二層分離を解消すると
ともに、冷凍機油中への冷媒１３４ａの溶解量を少なく
するものである。すなわち、密閉型圧縮機のモーター停
止時において、赤外線濃度センサ１７にで、冷凍機油中
の冷媒濃度を測定し、冷媒濃度が所定値以上になった時
に、ヒーター通電用制御装置１６にょシヒーター１４に
通電を行ない冷凍機油を加熱する。

つまシ、ヒーター１６及び通電用制御装置１６にて密閉
型圧縮機の冷媒濃度が所定値以上になった時に密閉型圧
縮機を加熱することにょシ、冷凍機油と冷媒１３４ａを
加熱し、温度を上げることによ）、冷凍機油と冷媒１３
４ａの二層分離をなくし圧縮機起動時の冷媒潤滑を解消
すると共に、冷凍機油中の冷媒１３４ａの溶解量が少な
くなり又油面が低下することにょシミ気絶練性が向上し
ケーシング中に電流が流れず漏電や感電の危険性が生じ
なくなる。又ヒーター１４を赤外線冷媒濃度センサー１
７によｆｉＯＮ−ＯＦＦすることにより消費電力量は少
なくできる。

この赤外線濃度センサー１７を用いた場合には、冷凍機
油や冷媒の特有波長での赤外透過度で二層分離の判定を
行なう事が可能となる。そのため、第１の実施例である
絶縁抵抗センサー１６に比べ、冷凍機油に溶解し電気抵
抗を変化させる水分やイオン物質による影響を受は難く
作動時の信頼性が向上する特徴が有る。

次に第３の実施例について第３図を参照しながら説明す
る。

２ｏは、圧縮機の給油管８の下方に取りつけられた粘度
センサである。

２１．２２は粘度センサ２０に取シっけられた細管及び
温度センサーであり、細管２１を通して一定体積の流体
が流れる時間を検出すると共に冷凍機油の油温を検出し
粘度を補正を行う。−次にその動作を説明する。

シャフト２は、モーター部１２の回転力によって回転し
、ピストン６を勤かし、副軸受３、軸受４、及びシリン
ダー６によって形成された圧縮室７内の冷媒を圧縮する
。この時の圧縮熱とモーター部１２の発熱にょシ密閉型
圧縮機の温度が上昇する。一方、圧縮された冷媒は冷凍
システムで冷却を行ない再び圧縮機に戻ってくる。この
時、冷媒ＲＦＣ−１３４ａと冷凍機油の混合液が潤滑の
ため給油装置８を通じて機械部に供給される。

上記動作のくシ返しによシ、圧縮機は冷媒圧縮時の発熱
やモーター部の発熱等によって圧縮機が高温になると冷
凍機油と冷媒ＲＦＣ−１３４ａとが徐々に溶解を始め最
終的には冷凍機油と冷媒ＨＦＣ−１３４とは溶解し二層
分離が解消される。

しかし、圧縮機が低下した時に圧縮機内の温度。

圧力が下ることにより冷媒層が徐々に析出する。

本発明は、冷凍機油に玲ｗ、１３４ａが溶解した時に、
冷凍機油と冷媒の粘度が異なるため、冷凍機油の粘度が
低下することを利用し、冷凍機油と冷媒１３４ａの二層
分離を解消するとともに、冷凍機油中への冷媒１３４ａ
の溶解量を少なくするものである。すなわち、密閉型圧
縮機のモーター停止時において、粘度センサー２ｏにて
冷凍機油の粘度を測定し粘度が所定値以下になった時に
、ヒーター通電用制御装置１６によシヒーター１５に通
電を行ない冷凍機油を加熱する。

つまり、ヒーター１５及び通電用制御装置１６にて密閉
型圧縮機の冷凍機油の粘度が所定値以下になった時に密
閉型圧縮機を加熱することにより、冷凍機油と冷媒１３
４ａを加熱し、温度を上げることにより、冷凍機油と冷
媒１３４ａの二層分離又油面が低下することにより電気
絶縁性が向上しケーシング中に電流が流れず漏電や感電
の危険性が生じなくなる。又ヒーター１４を粘度センサ
ー１８により０Ｎ−ＯＦＦすることによシ消費電力量は
少なくできる。

この粘度センサー２ｏを用いた場合には、冷凍機油や冷
媒の物理特性である固有のずれ応力を利用して粘度を検
知し二層分離の判定を行なう事となる。また、この物理
特性である粘度は冷凍機油や冷媒の劣化の影響を受は難
い。そのため、第２の実施例である赤外線センサー１７
に比べ、長期的に検知のレベルが一定に保て作動時の信
頼性が向上する。また、第１の実施例である絶縁抵抗セ
ンサー１６に比べると、冷凍機油に溶解する水分やイオ
ン物質は粘度に影響を与えない。すなわち、絶縁抵抗セ
ンサー１６より作動時の信頼性が向上することは言うま
でもない。

前記、第１から第３の実施例については、冷媒ＲＦＣ−
１ｓ４ａとエステル系冷凍機油について説明を行ったが
、ｏ　　冷［ＨＦＣ１６２ａとアルキルベンゼン系冷凍機
油０３種混合冷媒（ＨＣＦＣ２２、ＨＦＣ１６２ａとＨＣ
ＦＣ１２４あるいはＣＦＣ１１４との混合冷［）とアル
キルベンゼン系冷媒機油０３種混合冷媒とナフテン系鉱
油との組合せにおいても成立する。

発明の効果冷媒と冷凍機油が二層分離を生じ、前記二層分離曲線が
上側に凸である冷媒と冷凍機油を封入した密閉ケーシン
グと、前記密閉ケーシング内に収納された機械部と前記
機械部を駆動させるモーター部と、前記機械部に冷凍機
油を搬送する給油装置と、前記密閉ケーシングに密着し
たヒーターと、前記給油装置の給油部の下方に設置され
た二層分離を検知するセンサーとから成る。

これよシ以下の効果が得られる。

■　圧縮機停止時に冷媒と冷凍機油が二層分離する時点
をセンサーが検知することにより、ヒーターが圧縮機を
加熱し、冷媒と冷凍機油の二層分離を解消し圧縮機起動
時における冷媒潤滑をなくす。

■　父上記ヒーターによる加熱により、冷凍機油中の冷
媒１３４ａの溶解量は少なくなり油面が低下することに
よシ′Ｗｌ気絶縁性が向上しケーシング中に電流が流れ
ず漏電や感電の危険性が生じなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における圧縮機の断面図
、第２図は本発明の他の実施例における圧縮機の断面図
、第３図は本発明の他の実施例における圧縮機断面図、
第４図は従来の圧縮機の断面図である。１・・・・・・機械部、１２・・・・・・モーター部、
１４・・・・・・ヒーター、１６・・・・・・通電用制
御装置、１６・・・・・・絶線抵抗センサー、１７・・
・・・・遠外線濃度センサー、２０・・・・・・粘度セ
ンサー。代理人の氏名　弁理士　小鍜治　　明　ほか２名ｌ−戦
へや／ρ　　モータ師ｚｔ　　　！ｉｓ　　閉グーシシク′ ／４　ヒーター１５−通ｔＭ副仰装置ｌぶ　　絶線蒋Ｊ九τンブー第１ｆり１−　　磯機印１０°”−モータ部１４°°　ヒーターｔｓ　＆　ｔ　１＠　ｌｌ’ｌ　Ｊ！ＪＰ　％　ＪＬ１
７°　承　外　祿濃麿１シツ第２図Ｉ−横杭印１０−　モータ部１４−ＴＬ−ター！６　　通電用制御メ１２０°　ｆＩ！ｌＩ贋ｉシツ菖　３１１！Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷媒と冷凍機油を封入した密閉ケーシングと、前
記密閉ケーシング内に収納された機械部と前記機械部を
駆動させるモーター部と、前記機械部に冷凍機油を搬送
する給油装置と、前記密閉ケーシングに密着したヒータ
ーと、前記給油装置の給油部の下方に設置された二層分
離を検知するセンサーとからなる密閉型圧縮機。
（２）センサーが冷媒と冷凍機油の電気抵抗を検知する
絶縁抵抗センサーであることを特徴とする請求項（１）
記載の密閉型圧縮機。
（３）センサーが冷媒と冷凍機油の赤外線の透過度を検
知する赤外線濃度センサーであることを特徴とする請求
項（１）記載の密閉型圧縮機。
（４）センサーが冷媒と冷凍機油の粘度を検知する粘度
センサーであることを特徴とする請求項（１）記載の密
閉型圧縮機。